Digitalisierungsplattform für den Shopfloor – Auf dem Weg zur Smart Factory

Beim Halbleiter-Hersteller Intel kommt die Digitalisierungsplattform Colmina im Werk Penang in Malaysien zum Einsatz und stellt dort Informationen über den Status der Produktionslinien bereit. Die Lösung, die Fujitsu gemeinsam mit Intel entwickelt hat, verarbeitet und visualisiert IoT-Daten vom Shopfloor. Auf Basis dieser Daten konnten die Verantwortlichen bei Intel die Effizienz der Fertigung optimieren. So konnten die Frachtkosten um 30 Prozent gesenkt werden.

Die Smart Factory als Ziel

Die Komplexität in der Optimierung und Automatisierung von Fertigungsprozessen und sekundären Geschäftsprozessen nimmt stetig zu, auch durch die Vielzahl an IT-Systemen, die Einzug auf dem Shopfloor erhalten. Die Idee der sich weitgehend selbstorganisierten, „smarten Fabrik“ gewinnt daher für viele Fertigungsunternehmen an Stellenwert, wie eine Studie des Marktforschungsunternehmens Teknowlogy Group belegt. Demnach wollen fast zwei Drittel der Firmen ihre Investitionen in Smart-Factory-Initiativen erhöhen. Zu den größten Herausforderungen zählt dabei, eine Brücke zwischen IT und den OT-Systemen in der Fertigung zu schlagen. Die Gründe dafür liegen in proprietären Protokollen und isolierten Datensilos, die das durchgängige Erfassen entlang der Supply Chain und Produktion erschweren.

Digitalisierungs­plattform für den Shopfloor nutzen

Eine zentrale Digitalisierungsplattform für den Shopfloor, wie sie Fujitsu mit „Colmina“ bietet, bringt alle Daten an einem Ort zusammen. So schaffen APIs für unterschiedliche Datenformate und Übertragungszeiten eine offene Architektur in der Edge-Ebene von Colmina, die die Anbindung unterschiedlicher IT-Systeme wie ERP, MES, PDM oder SCADA ermöglicht. Aber auch einzelne Sensoren, Maschinen oder Industrieroboter können angebunden werden. Das leistungsfähige Gateway Fujitsu Intelliedge erfasst und puffert die Daten bedarfsgerecht.

Die Daten liegen zunächst in einer unstrukturierten Form vor. Mithilfe von Data Mapping werden sie in ein standardisiertes Datenmodell überführt. Diese lassen sich dann einfach für eine Vielzahl an Services nutzen, beispielsweise zur Visualisierung. Denn Probleme können nur behoben werden, wenn sie erkannt werden. Das Intelligent Dashboard zeigt an, ob ein Fertigungssystem oder eine Prozesskette reibungslos funktionieren oder Produktionsausfälle beziehungsweise Maschinenstillstände den Eingriff durch Instandhalter oder Produktionsplanern erfordern. Das Dashboard eignet sich durch die unterschiedlichen Betrachtungsebenen auf das Gesamtwerk.

Die zentrale Aufgabe einer Digitalisierungsplattform besteht darin, spezifische Ende-zu-Ende-Lösungen (Szenarien) bereitzustellen. Solche Szenarien sind beispielsweise die Reduzierung von unerwarteten Einflüssen auf bestehende Produktionsabläufe, die bestmögliche Terminierung von Spezifikationsänderungen und Planung und Überwachung der verfügbaren Ressourcen. Neben einer Vielzahl an standardmäßig berechneter KPIs können auch eigene Kennzahlen berücksichtigt werden. Die ständige Entscheidungsfindung auch bei unvorhergesehenen Ereignissen muss nicht mehr auf „Bauchentscheidungen“ des Produktionsleiters beruhen, sondern kann anhand der Simulation unterschiedlicher Handlungsoptionen getroffen werden, gewichtet nach passender KPI.

Digitalisierungsplattform für mehr Überblick

Diesen Zusammenhang verdeutlicht ein Blick auf das Szenario zur Terminierung von Spezifikationsänderungen. Dieses ermöglicht einem Fertigungsunternehmen, den optimalen Zeitpunkt aller von einer Artikelumstellung betroffenen Produkte unter Berücksichtigung vorhandener Lagerkapazitäten zu bestimmen. Betrachtet werden die Auftragsplanung, die Materialbeschaffung, die Lagerhaltung und die Montage selbst.

Colmina kann aufzeigen, welche Aufträge noch auf Basis der alten Spezifikationen abgewickelt werden und ab wann die neue Produktversion ausgeliefert wird. Weiterhin berücksichtigt die Plattform den Materialbestand und stellt sicher, dass der Sicherheitsbestand mit möglichst geringem Risiko verbraucht wird. Die Ergebnisse dieser Simulationen gewährleisten einen kontinuierlichen Produktionsbetrieb ohne parallel Bestände vom Vorgänger- und Nachfolgerartikel auf Lager zu halten.

Wichtige Kriterien für die Auswahl einer Digitalisierungsplattform

Zum Abschluss noch ein Blick auf weitere wichtige Funktionen, die eine Digitalisierungsplattform bereitstellen sollte. Die Nutzung von Containern innerhalb einer Kubernetes-Architektur in Colmina stellt sicher, dass der Nutzer selbst wählen kann, welche Services er in seinem Unternehmen nutzen möchte. Der Anwender bezahlt nur diejenigen Funktionalitäten, die er auch wirklich nutzt. Diese Skalierbarkeit ermöglicht es, sich mit Anwendungsfällen vertraut zu machen und die Digitalisierungsplattform auszubauen.

Wichtig ist zudem, dass Unter­nehmen wählen können, ob sie die Plattform im eigenen Rechen­zentrum implementieren, als Cloud-Services beziehen oder im Rahmen einer Hybrid Cloud nutzen möchten. Denn nicht jedes Unternehmen ist bereit, vertrauliche Fertigungsdaten in einer Public Cloud zu speichern.

Das dritte Auswahlkriterium betrifft eine ganzheitliche und kompetente Unterstützung durch einen weltweit tätigen Lösungsanbieter. Da Industrieunternehmen sich auf ihre Kernkompetenzen fokussieren und das erforderliche IT-Know-how mühsam aufbauen müssen, empfiehlt es sich in vielen Fällen, die benötigten Kompetenzen extern zu beauftragen.

Abhilfe können Experten von externen Anbietern wie Fujitsu schaffen. Sie erarbeiten gemeinsam mit dem Anwender eine Digitalisierungsstrategie, unterstützen bei der Auswahl und Implementierung der benötigten Technologien und Lösungen. Das Vorgehen erfolgt in einem Co-creation-Ansatz, bei dem interne und externe Fachleute eine passende Digitalisierungslösung entwickeln.

Die Autoren: Jörn Nitschmann ist Senior Director Sales, Head of Manufacturing & Automotive Central Europe, Fujitsu; Christof Schleidt ist Head of Sales & Business Development, Connected Services Manufacturing & Automotive, Fujitsu.

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